당결합

Glycosidic bond

글리코시드 결합 또는 글리코시드 결합은 탄수화물(당) 분자를 다른 그룹에 결합하는 공유 결합의 한 종류로, 다른 탄수화물일 수도 있고 아닐 수도 있다.

에틸글루코시드의 형성:포도당과 에탄올은 에틸글루코시드을 형성합니다.반응은 종종 아노머 효과로 인해 나타나는 α-글리코시드 결합의 형성에 유리하다.

당류(또는 당류에서 유래한 분자)의 헤미아세탈 또는 헤미케탈기와 알코올 의 일부 화합물의 수산기 사이에 글리코시드 결합을 형성한다.글리코시드 결합을 함유하는 물질은 글리코시드이다.

글리코사이드라는 용어는 헤미아세탈(또는 헤미케탈) 그룹의 당과 -SR(티오글리코사이드), -SeR(셀레노글리코사이드), -NRR(N-글리코사이드), 또는 심지어123 -CRRR(COSIDES)과 같은 히드록실기 이외의 여러 화학 그룹 사이에 형성된 결합을 포함하는 화합물도 포함하도록 확장되었습니다.

특히 자연발생 글리코시드에서 탄수화물 잔기가 제거된 화합물 ROH를 아글리콘이라고 하며, 탄수화물 잔기 자체를 글리콘이라고 부르기도 한다.

S-, N-, C- 및 O-글리코시드 결합

RNA의 성분인 아데노신은 N-글리코시드 결합의 형성을 통해 당 리보스아데닌에서 생성된다(N과 당 사이클 사이의 수직선으로 표시됨).

위에서 설명한 형태의 글리코시드 결합은 글리코시드를 아글리콘 또는 환원 말단에 연결하는 글리코시드 산소와 관련하여 O-글리코시드 결합으로 알려져 있다.유추적으로, 사람들은 또한 글리코시드의 산소가 황 원자로 대체되는 S-글리코시드 결합(티오글리코시드를 형성함)을 고려한다.마찬가지로 N-글리코시드 결합은 글리코시드 결합 산소를 질소로 치환한다.N-글리코시드 결합을 포함하는 물질은 글리코실아민이라고도 한다.C-글리코실 결합은 글리코시드 산소를 탄소로 대체한다. C-글리코시드는 IUPAC에 의해 잘못된 명칭으로 간주되어 권장되지 [1]않는다.이러한 변형된 글리코시드 결합은 모두 가수 분해에 대한 다른 감수성을 가지며, C-글리코실 구조의 경우 일반적으로 가수 분해에 더 강하다.

글리코시드 결합의 번호 부여 및 α/β 구별

탄소의 수를 나타내는 β-1,6 글루칸 분자.말단 당류는 β-1,6 글리코시드 결합을 통해 결합된다.나머지 연결은 모두 β-1,3입니다.

아노머 중심이 (자연에서 흔히 볼 수 있는) 당질 결합에 관여하는 경우, 아노머 위치의 상대적 입체 화학과 [2]당질 중 C1에서 가장 멀리 떨어진 스테레오 중심으로 αβ-글리코사이드 결합을 구별할 수 있다.

약리학자들은 종종 수용성을 높이기 위해 글리코시드 결합을 통해 물질을 글루쿠론산에 결합시킨다. 이것은 글루쿠론화라고 알려져 있다.다른 많은 배당체들은 중요한 생리학적 기능을 가지고 있다.

화학적 접근

Nüchter (2001)는 피셔 글리코시드[3][4][5]대한 새로운 접근방식을 보여주었다.압력 폭탄이 장착된 로터 원자로에 환류 장치를 갖춘 전자레인지 사용, Nüchter 등.(2001)은 α- 및 β-D-글루코시드의 100% 수율을 달성할 수 있었다.이 방법은 몇 kg 단위로 수행할 수 있습니다.

비샬 Y 조시의 방법

죠시 (2006) 글리코실화를 통한 알킬D-글루코피라노시드의 입체선택적 합성에 Koenigs-Knorr 방법을 제안한다.단, 은 또는 수은염을 사용하는 기존 방법보다 저렴하고 독성이 높은 탄산리튬을 사용하는 것은 예외이다.초산아세트산 무수물을 첨가하여 페라세테이트를 형성한 후 브롬화수소를 첨가하여 D-포도당을 보호한다.알코올 ROH 및 탄산리튬에 더해 브롬을 OR로 대체하고 아세틸화 히드록실 보호 해제 시 비교적 고순도로 합성한다.그것은 Joshi 등에 의해 제안되었다.(2001) 리튬이 5위치의 탄소를 공격하는 친핵체로서 작용하며 전이상태를 통해 알코올이 브롬기를 대체한다.이 방법의 장점은 실온에서 할 수 있고 수율이 기존 Koenigs-Knorr [7]방법에 비해 상대적으로 우수하다는 것이다.

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글리코시드 가수분해효소

글리코시드 가수분해효소(또는 글리코시다아제)는 글리코시드 결합을 분해하는 효소이다.글리코사이드 가수분해효소는 일반적으로 α 결합 또는 β-글리코시드 결합에 작용할 수 있지만 둘 다에는 작용하지 않는다.이러한 특이성은 연구자들이 높은 에피머 초과로 글리코시드를 얻을 수 있게 해주며, 한 예로 Wen-Ya Lu가 자연적으로 유도된 글루코시드가스를 사용하여 D-글루코스를 에틸β-D-글루코피라노시드로 전환하는 것을 들 수 있다.Wen-Ya Lu는 효소의 생물학적 [8]기능과는 반대되는 방식으로 글루코시다아제를 사용하였습니다.

Lu, Wen-Ya 등생체 촉매 및 생체 변환을 위한 실용적인 방법.2010년, 236-239.[8]

글리코실전달효소

단당류 단위가 살아있는 유기체의 당단백질, 다당류 또는 지질에 통합되기 전에, 그것들은 일반적으로 우리딘 이인산(UDP), 구아노신 이인산(GDP), 티미딘 이인산(TDP) 또는 시티딘 일인산(Cytidine Monophosphate)과 같은 뉴클레오티드인산기에 글리코시드 결합을 통해 결합됨으로써 먼저 "활성화"된다.이러한 활성화된 생화학 중간체는 당 뉴클레오티드 또는 당 공여체로 알려져 있습니다.많은 생합성 경로는 돌리콜과 같은 지질에 대한 이인산 결합에 의해 활성화된 모노당 또는 올리고당을 사용한다.이러한 활성화된 공여체는 글리코실 전달 효소로 알려진 효소의 기질이 되며, 글리코실 전달 효소는 활성화된 공여체에서 수용성 친핵체(수용체 기질)로 당 단위를 전달합니다.

이당인산화효소

글리코시드의 합성에 대한 다양한 생체 촉매 접근법이 지난 수십 년 동안 개발되었으며, 글리코실 전달효소 및 글리코시드 가수분해효소를 사용하는 것이 가장 일반적인 촉매 작용 중 하나이다.전자는 종종 고가의 재료가 필요하고, 후자는 낮은 수율을 보이는 경우가 많다. De Winter et al.[10]는 이온성 액체에서 알파 글리코시드의 합성을 위해 셀로비오스 포스포릴라아제(CP)의 사용을 조사했다.CP를 사용하기에 가장 좋은 조건은 IL AMOENG 101과 아세테이트 에틸이 존재하는 것으로 밝혀졌다.

유도 글리코실화

αβ-글리코시드 결합의 선택성을 촉진하기 위한 여러 화학적 접근법이 존재한다.피라노시드의 선택성과 전체적인 활성의 높은 기질 특이성은 주요한 합성 어려움을 제공할 수 있다.글리코실화의 전체적인 특이성은 일반적인 글리코실화 동안 아노머 탄소가 겪을 수 있는 상대적 전이 상태를 고려하는 접근법을 사용함으로써 개선될 수 있다.가장 주목할 만한 것은 Felkin-An-Eisenstein 모델을 인식하고 이론적 화학 설계에 통합하면 변환이 전이 상태에서 이러한 유형의 입체구조 제어를 거칠 수 있다는 경우 일반적으로 신뢰할 수 있는 결과를 제공할 수 있다는 점이다.

불소지향 글리코실화는 B 선택성과 탄수화물에 대한 비자연 생체모방 C2 기능의 도입 모두를 위한 고무적인 손잡이를 나타낸다.Bucher 등이 제공한 혁신적인 예는 플루오로 옥소늄 이온과 트리클로로아세트이미데이트를 활용하여 고슈 [11]효과를 통해 B 입체선택성을 촉진하는 방법을 제공한다.이 합리적인 입체선택성은 가능한 의자 형태의 Felkin-An 모델을 시각화함으로써 명확해진다.

이 방법은 전형적인 트리클로로아세테이트 화학에서 B-에틸, 이소프로필 및 기타 글리코시드를 포함하는 선택성을 장려하는 방법을 나타냅니다.

옥소늄 이온 제어 – Felkin-An 입체선택성

O-결합 글리코펩타이드, O-글리코실화펩타이드 의약용도

옥소늄 이온 제어 – Felkin-An 입체선택성 의자 형태

O-결합 글리코펩타이드는 최근 질병 상태를 가진 여러 동물 모델에서 우수한 CNS 투과성과 유효성을 보이는 것으로 나타났다.또한 가장 흥미로운 측면 중 하나는 CNS 침투를 증가시키는 것을 넘어 활성펩타이드의 반감기를 연장하고 클리어런스를 감소시키며 PK/PD를 개선하는 O-글리코실화의 능력이다.제II상 및 제II상 대사(글루쿠론산)에서 가용화 부분으로 당을 선천적으로 이용하는 것은 포유류의 효소가 직접적으로 진화하여 더 큰 부분에서 O 글리코실화 생성물을 분해하지 않는다는 점에서 진화상의 이점을 현저하게 허용했다.

O-결합 글리코펩타이드의 특이성은 CNS 침투제인 수많은 예가 있다는 것이다.이 효과의 근본적인 근거는 "막 호핑" 또는 "홉 확산"을 포함하는 것으로 생각된다.비갈색 운동 구동 "홉 확산" 과정은 플라즈마 막의 불연속성으로 인해 발생하는 것으로 생각된다."홉 확산"은 특히 자유 확산과 상호 비교 전이를 결합한다.최근의 예로는 특히 다른 펩타이드 중 메트-엔케팔린 유사체의 높은 투과성이 있다.완전한 mOR 작용제 펜타펩타이드 DAMGO도 글리코실화 [12][13][14]도입 시 CNS 침투제이다.

DNA 중 N-글리코시드 결합

DNA 분자는 두 개의 인산기에 직접 결합하는 리보스라고 불리는 5원 탄소 고리와 아미노기를 포함하는 핵염기를 포함합니다.뉴클레오티드의 아미노기 질소 원자는 N-글리코시드 결합을 통해 리보오스 당 구조의 아노머 탄소와 공유 결합된다.때때로 리보스에 부착된 핵산염기들은 탈아미네이션, 알킬화 또는 산화를 겪으며, 이는 DNA 골격을 따라 세포독성 병변을 일으킨다.이러한 변형은 DNA 분자의 응집력을 심각하게 위협하여 암과 같은 질병의 발생으로 이어집니다.DNA 글리코실라아제(DNA glycosylase)는 탄소-질소 글리코시드 결합을 2' 탄소로 분해하여 염기절제보수(BER) 경로를 개시함으로써 손상되거나 변형된 핵산 결합을 DNA로부터 해방시키기 위해 N-글리코시드 결합을 가수분해하는 효소이다.

단관능성 글리코실라아제는 단계적 S1N 유사 메커니즘 또는 결합적 S2N 유사 메커니즘을 통해 N-글리코시드 결합의 가수분해를 촉매한다.단계적 기능인 핵염기는 아노머 탄소가 물 분자에 의해 공격되기 전에 이탈기로 작용하여 단기간 불안정한 옥사카르베늄 이온 중간체를 생성합니다.이 중간체는 근처의 물 분자와 빠르게 반응하여 리보스의 N-글리코사이드 결합과 핵산 분해 효소를 히드록시기와의 O-글리코사이드 결합으로 대체한다.결합 메커니즘인 물은 친핵체 역할을 하며 누클로베이스가 이탈 그룹처럼 작용하기 전에 아노머 탄소를 공격합니다.생성된 중간체는 유사한 옥사카르베늄 이온으로, 하이드록시기 및 핵염기 모두가 아노머 탄소에 여전히 부착되어 있다.두 메커니즘 모두 이론적으로 동일한 제품을 생산합니다.대부분의 리보뉴클레오티드는 결합 S2와N 같은 메커니즘을 통해 가수분해되는 반면, 대부분의 디옥시리보뉴클레오티드는 단계적으로 같은 메커니즘을 통해 진행됩니다.

이 반응들은 실질적으로 되돌릴 수 없다.DNA백본으로부터의 N-글리코시드 결합의 분열이 유기체 내에서 유해한 돌연변이 유발 및 세포독성 반응을 초래할 수 있기 때문에, N-글리코시드 결합의 합성을 기형 DNA 사이트 및 특정 핵산기를 [15]통해 촉매하는 능력도 가지고 있다.

레퍼런스

  1. ^ "Nomenclature of Carbohydrates (Recommendations 1996)". Department of Chemistry, Queen Mary University of London.
  2. ^ Bertozzi C, Rabuka D (2009). "Structural Basis of Glycan Diversity". Essentials of Glycobiology. NCBI (2nd ed.). National Center for Biotechnology Information, U.S. National Library of Medicine. ISBN 9780879697709.
  3. ^ Fischer, Emil (1893). "Ueber die Glucoside der Alkohole". Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft. 26 (3): 2400–2412. doi:10.1002/cber.18930260327.
  4. ^ Fischer, Emil (1895). "Ueber die Verbindungen der Zucker mit den Alkoholen und Ketonen". Berichte der Deutschen Chemischen Gesellschaft. 28 (1): 1145–1167. doi:10.1002/cber.189502801248. ISSN 1099-0682.
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  14. ^ Egleton, Richard D.; Bilsky, Edward J.; Tollin, Gordon; Dhanasekaran, Muthu; Lowery, John; Alves, Isabel; Davis, Peg; Porreca, Frank; Yamamura, Henry I. (2005-01-10). "Biousian glycopeptides penetrate the blood–brain barrier". Tetrahedron: Asymmetry. Carbohydrate Science. Part 1. 16 (1): 65–75. doi:10.1016/j.tetasy.2004.11.038.
  15. ^ Drohat AC, Maiti A (November 2014). "Mechanisms for enzymatic cleavage of the N-glycosidic bond in DNA". Organic & Biomolecular Chemistry. 12 (42): 8367–8378. doi:10.1039/c4ob01063a. PMC 4238931. PMID 25181003.
  • 마르코 브리토 아리아스, "글리코시데스의 합성과 특성화", 제2판, 편집자 스프링거 2016.

외부 링크